(57)【要約】【課題】試験時間を短縮することができる加速度センサの試験装置および試験方法を実現する。【解決手段】本発明の試験装置１は、被試験デバイス２に対して規則的に変化する加速度を付与する加速度付与部１２と、被試験デバイス２から出力される電圧値を測定する電圧測定部１３と、測定した電圧値に対応する特性値を算出するための演算処理を行う演算処理部１４とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速度センサの特性を試験する試験装置において、
加速度センサに対して規則的に変化する加速度を付与する加速度付与手段と、
上記加速度センサから出力される電圧値を測定する電圧測定手段と、
上記測定した電圧値に対応する特性値を算出するための演算処理を行う演算処理手段とを備えていることを特徴とする試験装置。
【請求項２】
上記演算処理手段によって算出された特性値と予め定められた基準値とを比較して良否判定を行う判定手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の試験装置。
【請求項３】
上記加速度付与手段は、一定の周波数および一定の振幅からなる正弦波振動を付与することを特徴とする請求項１または２に記載の試験装置。
【請求項４】
上記演算処理が高速フーリエ変換処理であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の試験装置。
【請求項５】
上記加速度付与手段は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の三軸に対して任意の加速度を付与することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の試験装置。
【請求項６】
上記電圧測定手段は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の三軸に対して付与された加速度に対応して出力された３種類の電圧値を同時に測定することを特徴とする請求項５に記載の試験装置。
【請求項７】
上記演算処理手段は、上記３種類の電圧値の各々に対して、個別に特性値を算出する演算処理を行うことを特徴とする請求項６に記載の試験装置。
【請求項８】
上記演算処理手段によって算出された特性値を補正する補正手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の試験装置。
【請求項９】
加速度センサの特性を試験する試験方法において、
加速度センサに対して規則的に変化する加速度を付与する加速度付与工程と、
上記加速度センサから出力される電圧値を測定する電圧測定工程と、
上記測定した電圧値に対応する特性値を算出するための演算処理を行う演算処理工程とを有していることを特徴とする試験方法。
【請求項１０】
上記演算処理工程にて算出された特性値と予め定められた基準値とを比較して良否判定を行う判定工程をさらに有していることを特徴とする請求項９に記載の試験方法。
【請求項１１】
上記加速度付与工程では、一定の周波数および一定の振幅からなる正弦波振動を付与することを特徴とする請求項９または１０に記載の試験方法。
【請求項１２】
上記演算処理工程では、高速フーリエ変換処理を行うことを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の試験方法。
【請求項１３】
上記演算処理工程にて算出された特性値を補正する補正工程をさらに有していることを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか１項に記載の試験方法。
【請求項１４】
上記演算処理工程では、高速フーリエ変換処理によって被試験デバイスからの出力電圧値を周波数分解すると共に、付与した加速度の周波数近傍における周波数成分の振幅に基づいて加速度センサの感度を算出し、付与した加速度の周波数と同じ周波数成分の振幅とその近傍の周波数成分の振幅との比に基づいて直線性を算出し、周波数成分０Ｈｚにおける振幅に基づいてオフセット電圧値を算出することを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか１項に記載の試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度センサの試験装置および試験方法に関するものである。より詳しくは、付与された加速度を電圧に変換して出力する加速度センサを試験する試験装置および試験方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体加速度センサは種々の目的で利用されている。例えば、自動車において、走行中の搭乗者の安全を確保するためのＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）やエアバッグシステムなどの各種走行制御、安全対策等に利用されている。このように、自動車に用いられる半導体加速度センサは人命に直結するものであるため、精度および信頼性に対する要求は高いものとなる。
【０００３】
そのため、半導体加速度センサによっては、感度やオフセット電圧値（加速度付与しない状態での出力電圧値）の補正が可能になっているものもある。また、感度やオフセット電圧、直線性（リニアリティ）に関する試験も重要なものになる。このような半導体加速度センサの、特に三軸の半導体加速度センサの機能試験においては、通常は半導体加速度センサを重力に対してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の正方向および負方向の六方向に向きを変化させることにより、重力加速度を付与して実施する手法が用いられている。
【０００４】
しかしながら、この手法の場合、半導体加速度センサに付与される加速度は最大±１Ｇであり、±１Ｇを超える加速度を付与することはできない。このため、半導体加速度センサに遠心力を与えて±１Ｇを超える加速度を付与する手法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。また、このような各種試験の時間を短くするための手法も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−１６４７８０号公報（平成５年(1993)６月２９日公開）
【特許文献２】特開平１１−２６４３号公報（平成１１年(1999)１月６日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の手法は以下に示す問題を有している。
【０００６】
重力加速度を付与する手法や、特許文献１のような遠心力を付与する手法のいずれの場合においても、半導体加速度センサには一定の加速度が付与される。図７は、これら各手法を用いた場合の時間対加速度の関係を示すグラフである。図７に示すように、時間が経過した場合であっても、加速度は一定であることが分かる。
【０００７】
このように、加速度が一定の場合、一軸の半導体加速度センサの感度、オフセット電圧値、およびリニアリティを測定するためには、少なくとも３種類の加速度を付与する必要があり、三軸の半導体加速度センサの感度、オフセット電圧値、およびリニアリティを測定するためには、少なくとも６種類の加速度を付与する必要がある。
【０００８】
ここで、重力加速度や遠心力を付与して半導体加速度センサの感度、オフセット電圧値、およびリニアリティを測定する方法の一例を図８に基づいて説明する。図８は、一軸の半導体加速度センサの感度、オフセット電圧値、およびリニアリティの測定方法の一例を示す図である。なお、図８では一軸の半導体加速度センサについて説明しているが、この測定方法は三軸の半導体加速度センサの一方向における感度、オフセット電圧値、およびリニアリティの測定方法に相当する。
【０００９】
まず、付与する加速度を１Ｇにして半導体加速度センサの出力電圧Ｖａを測定する。次に、付与する加速度を−１Ｇにして半導体加速度センサの出力電圧Ｖｂを測定する。これら測定した２つの出力電圧の差（Ｖａ−Ｖｂ）の２分の１の値である（Ｖａ−Ｖｂ）／２が感度を示す測定値である。
【００１０】
次に、付与する加速度を０Ｇにして半導体加速度センサの出力電圧Ｖｃを測定する。このＶｃはオフセット電圧の実測値である。一方、オフセット電圧の理論値は、ＶａおよびＶｂから算出され、その値は（Ｖａ＋Ｖｂ）／２である。リニアリティは、これらＶｃと（Ｖａ＋Ｖｂ）／２との差分によって評価される。
【００１１】
このように、従来の手法では、一軸あるいは一方向毎の測定において、複数回の加速度付与および電圧測定を実施しなければならず、試験時間が長くなるという問題がある。
【００１２】
また、特許文献２には試験の時間を短くするための手法が記載されている。特許文献２では、ホワイトノイズ加速度を用いて不規則な振動（加速度）を、被検査加速度センサと基準加速度センサとに加え、各々の加速度センサから出力される加速度（加速度検知信号）の比を高速フーリエ変換することで、周波数と加速度比（検知信号比）とを対応させた特性を求めている。そして、この求めた特性を用いて、被検査加速度センサが正常規格に属しているか否かを判断することによって、被検査加速度センサの良否判定が行われる。
【００１３】
このように、従来の手法では、被検査加速度センサに不規則な加速度を加えているため、一度の加速度付与で感度、オフセット電圧値およびリニアリティを試験することができない。このため、複数回の試験を実施する必要があり、試験時間が長くなるという問題は依然として存在している。
【００１４】
また、この従来の手法では、感度およびオフセット電圧値の補正を行うこともできず、加速度センサの精度が低下すると共に、歩留まりも低下してしまうという問題もある。
【００１５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、一度の加速度付与で感度、オフセット電圧値およびリニアリティを試験することを可能とすることによって試験時間を短縮することができる加速度センサの試験装置および試験方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る試験装置は、上記課題を解決するために、加速度センサの特性を試験する試験装置において、加速度センサに対して規則的に変化する加速度を付与する加速度付与手段と、上記加速度センサから出力される電圧値を測定する電圧測定手段と、上記測定した電圧値に対応する特性値を算出するための演算処理を行う演算処理手段とを備えていることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明に係る試験方法は、上記課題を解決するために、加速度センサの特性を試験する試験方法において、加速度センサに対して規則的に変化する加速度を付与する加速度付与工程と、上記加速度センサから出力される電圧値を測定する電圧測定工程と、上記測定した電圧値に対応する特性値を算出するための演算処理を行う演算処理工程とを有していることを特徴としている。
【００１８】
上記試験装置は加速度センサの特性を試験するものである。また、加速度センサは、加速度が付与されると、その付与された加速度に応じた電圧を出力するものである。
【００１９】
上記の構成および方法によれば、加速度センサに対しては、規則的に変化する加速度が付与されている。このため、加速度センサから出力される電圧値を測定し、この電圧値に対応する特性値を算出する演算処理を行うことにより、複数の特性値を一度に算出することができる。
【００２０】
従って、一度の加速度付与を行うだけで、複数の特性値を算出することが可能になり、試験時間を短縮することができる。
【００２１】
なお、規則的に変化する加速度とは、時間経過に応じて連続的かつ周期的に大きさが変化する加速度であることが好ましい。この場合、様々な大きさの加速度が加速度センサに対して付与されることになるので、加速度センサから出力される電圧値に基づいて、加速度センサの様々な特性値を算出することが可能となる。
【００２２】
また、時間経過に応じて連続的かつ周期的に大きさが変化する加速度は、例えば機械的に回転駆動する駆動手段などにより容易に生じさせることが可能なものである。すなわち、短時間で様々な大きさの加速度を付与することが可能な加速度付与手段を容易に実現することが可能となる。
【００２３】
本発明に係る試験装置では、上記演算処理手段によって算出された特性値と予め定められた基準値とを比較して良否判定を行う判定手段をさらに備えていることが好ましい。また、本発明に係る試験方法では、上記演算処理工程にて算出された特性値と予め定められた基準値とを比較して良否判定を行う判定工程をさらに有していることが好ましい。上記の構成および方法によれば、各特性値と予め定められた基準値とを比較することで、加速度センサの各特性の良否を判定することが可能になる。
【００２４】
本発明に係る試験装置では、上記加速度付与手段は、一定の周波数および一定の振幅からなる正弦波振動を付与することが好ましい。また、本発明に係る試験方法では、上記加速度付与工程では、一定の周波数および一定の振幅からなる正弦波振動を付与することが好ましい。上記の構成および方法によれば、加速度センサに対して規則的に変化する加速度を付与することが可能になり、加速度センサの試験時間を短縮することができる。
【００２５】
本発明に係る試験装置では、上記演算処理が高速フーリエ変換処理であることが好ましい。また、本発明に係る試験方法では、上記演算処理工程では、高速フーリエ変換処理を行うことが好ましい。上記の構成および方法によれば、規則的に変化する加速度が付与された加速度センサから出力された電圧値のデータを複数の周波数成分に分解することができる。このため、一度の加速度付与にて複数の特性値の算出や各特性の良否判定が可能となる。
【００２６】
本発明に係る試験装置では、上記加速度付与手段は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の三軸に対して任意の加速度を付与することが好ましい。また、本発明に係る試験装置では、上記電圧測定手段は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の三軸に対して付与された加速度に対応して出力された３種類の電圧値を同時に測定することが好ましい。また、本発明に係る試験装置では、上記演算処理手段は、上記３種類の電圧値の各々に対して、個別に特性値を算出する演算処理を行うことが好ましい。
【００２７】
上記の構成によれば、三軸の加速度センサの各軸に対して規則的に変化する加速度であって任意の加速度を付与することが可能になる。また、各軸に対する加速度付与によって出力された３種類の電圧値の各々について測定し、特性値の算出を行うことが可能になる。従って、一度の加速度付与で各軸に対して同時に試験を行うことができ、試験時間を短縮することが可能になる。
【００２８】
本発明に係る試験装置では、上記演算処理手段によって算出された特性値を補正する補正手段をさらに備えていることが好ましい。また、本発明に係る試験方法では、上記演算処理工程にて算出された特性値を補正する補正工程をさらに有していることが好ましい。上記の構成におよび方法によれば、上記演算処理によって複数の特性値を具体的に算出することができるため、所望する加速度センサの仕様に応じて特性値を補正することが可能となり、加速度センサの精度を高めることが可能になる。
【００２９】
本発明に係る試験方法では、上記演算処理工程では、高速フーリエ変換処理によって被試験デバイスからの出力電圧値を周波数分解すると共に、付与した加速度の周波数近傍における周波数成分の振幅に基づいて加速度センサの感度を算出し、付与した加速度の周波数と同じ周波数成分の振幅とその近傍の周波数成分の振幅との比に基づいて直線性を算出し、周波数成分０Ｈｚにおける振幅に基づいてオフセット電圧値を算出することが好ましい。
【００３０】
上記の方法によれば、規則的に変化する加速度付与にて出力された電圧値を高速フーリエ変換処理することにより周波数分解することができる。また、この分解処理された周波数成分に基づいて感度、オフセット電圧値および直線性を算出することができる。従って、一度の加速度付与によって複数の特性値を算出することが可能になり、試験時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る試験装置は、以上のように、加速度センサに対して規則的に変化する加速度を付与する加速度付与手段と、上記加速度センサから出力される電圧値を測定する電圧測定手段と、上記測定した電圧値に対応する特性値を算出するための演算処理を行う演算処理手段とを備えている構成である。また、本発明に係る試験方法は、以上のように、加速度センサに対して規則的に変化する加速度を付与する加速度付与工程と、上記加速度センサから出力される電圧値を測定する電圧測定工程と、上記測定した電圧値に対応する特性値を算出するための演算処理を行う演算処理工程とを有している。従って、一度の加速度付与を行うだけで、複数の特性値を算出することが可能になり、試験時間を短縮することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
〔実施形態１〕
本発明の第１の実施形態について図１ないし図５に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３３】
図１は、本実施形態に係る被試験デバイス（加速度センサ）の試験装置１の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の試験装置１は、被試験デバイス２に対して振動（正弦波）による加速度を付与し、その結果として被試験デバイス２から出力される電圧を測定し、演算処理を行うことによって、被試験デバイス２の特性値（感度・オフセット電圧値・直線性（リニアリティ；感度直線性））を測定し、試験する装置である。
【００３４】
図１に示すように、試験装置１は、加速度付与部（加速度付与手段）１２、電圧測定部（電圧測定手段）１３、演算処理部（演算処理手段）１４、判定部（判定手段）１５、出力部１６、制御部１１を備えている。
【００３５】
加速度付与部１２は、被試験デバイス２に対して規則的に変化する加速度を付与するものである。規則的に変化する加速度としては、例えば、一定周波数および一定振幅の正弦波振動を挙げることができる。その他、規則的に変化する加速度としては、時間に正比例するとともに、所定の周期で比例定数が正負反転する三角波振動、所定の比例定数で時間に正比例する期間が周期的に繰り返される鋸波振動などが挙げられる。しかしながら、後述するように、演算処理部１４での特性値演算においてフーリエ演算が利用されることを考慮すると、規則的に変化する加速度としては正弦波振動が好ましい。
【００３６】
また、被試験デバイス２は、加速度が付与されると、付与された加速度に応じた電圧を出力するようになっている。電圧測定部１３は、この被試験デバイス２から出力された電圧を測定するものである。なお、電圧測定部１３は、被試験デバイス２からの出力をアナログからデジタルにＡＤ変換することによって出力電圧値を測定している。
【００３７】
演算処理部１４は、電圧測定部１３にて測定した出力電圧値が入力されると、この出力電圧値に所定の演算処理を行い、被試験デバイス２の感度・オフセット電圧値・リニアリティを算出するものである。算出された各値は、判定部１５での判定に用いられる。
【００３８】
判定部１５は、演算処理部１４にて算出された値に基づいて、感度・オフセット電圧値・リニアリティの各々に関する良否判定を行うものである。良否判定は、予め定められている基準値と比較して行われる。なお、上記演算処理部１４での演算処理方法や判定部１５での判定方法の詳細については後述する。
【００３９】
出力部１６は、判定部１５での判定結果を出力するものである。制御部１１は、試験装置１が備える各部を制御するものである。また、制御部１１は、加速度付与部１２が被試験デバイス２に付与する加速度に関するデータや、感度・オフセット・リニアリティの判定に用いる基準値等を有していてもよい。また、他に記憶装置を設け、この記憶装置に基準値を格納しておいてもよい。
【００４０】
なお、本実施形態の試験装置１は、本発明を説明するための構成について記載しており、上記各部の他にも、例えば制御部１１に対する外部入力、外部出力およびコンタクトチェック、消費電流テスト、感度・オフセット補正処理などのテスト回路部などを備えていてもよい。
【００４１】
次に、上記構成を有する試験装置１が被試験デバイス２（加速度センサ）を試験する方法について具体的に説明する。
【００４２】
まず、加速度付与部１２が、制御部１１からの制御により一定周波数および一定振幅の正弦波振動（加速度）を被試験デバイス２に付与する。被試験デバイス２は、付与された加速度に応じた電圧を出力する。図２（ａ）は被試験デバイス２に付与する正弦波振動の波形を示す図であり、図２（ｂ）は被試験デバイス２から出力された電圧波形を示す図である。これらの図に示すように、被試験デバイス２は、付与される加速度に応じて、出力電圧が変化する。すなわち、図２（ａ）に示すような規則的に変化する加速度が被試験デバイス２に付与されると、出力電圧も同様に規則的に変化する。
【００４３】
例えば、周波数１００Ｈｚの振動を良品の被試験デバイス２に付与した場合には、出力電圧も１００Ｈｚで変化する。ただし、被試験デバイス２の応答速度（実際に加速度を付与された後、対応する電圧が出力されるまでのタイムラグ）はあるので、位相は違ってくることになる。
【００４４】
被試験デバイス２の出力電圧の振幅は、被試験デバイス２の感度によって異なる。関係式としては、
＜出力電圧の周波数＞ ＝  ＜付与周波数＞
＜出力電圧の振幅＞  ＝ ＜被試験デバイス２の感度＞× ＜付与加速度＞
となる。
【００４５】
例えば、１００Ｈｚの周波数で±２Ｇの加速度（正弦振動）を付与する場合、良品では出力電圧の周波数は、１００Ｈｚ（測定時の諸々のノイズを無視した場合）であり、出力電圧の振幅は、感度が３００ｍＶ／Ｇであれば、６００ｍＶとなる。すなわち、付与する加速度が、−２Ｇ〜＋２Ｇへと連続的に規則的に変化し、それに伴って、出力電圧も−６００ｍＶ〜＋６００ｍＶへと連続的に変化する。
【００４６】
この出力電圧の変化が１００Ｈｚの周波数成分のみをもつ正弦波となれば、付与した加速度に従って電圧が出力されたことになり、被試験デバイス２の直線性（リニアリティ）は良好であることが判断できる。
【００４７】
一方、直線性が不良の場合は、出力電圧の波形には、１００Ｈｚの周波数成分の他に、２００Ｈｚや３００Ｈｚなどの他の周波数成分が存在することになる。この不良の波形から１００Ｈｚ以外の周波数成分が無視できないほどあるか否かを数値的に検出するために、フーリエ変換が利用される。
【００４８】
ここで、図２（ｂ）に示すように、被試験デバイス２からの出力電圧はアナログ波形である。このため、電圧測定部１３は、制御部１１から送られる測定条件を基に、高速に電圧測定（ＡＤ変換）を行うことによって、出力電圧（アナログ出力）を出力電圧値（デジタル出力）として数値データに変換する。これにより、被試験デバイス２からの出力電圧値がデジタル値として測定され、高速フーリエ変換を行うことが可能となる。なお、制御部１１から送られる測定条件とは、例えばＡＤ変換を行う際のサンプリングレート（サンプリング周期）およびサンプリング数といった条件のことである。これらの電圧測定の際のサンプリングレート（サンプリング周期）やサンプリング数などの測定条件は、制御部１１によって適宜制御される。
【００４９】
電圧測定部１３によって測定された出力電圧値は演算処理部１４に送られ、演算処理部１４よって演算処理が行われる。演算処理部１４では、出力電圧値と制御部１１から送られる演算情報とに基づいて高速フーリエ変換（ＦＴＴ）処理が行われる。なお、制御部１１から送られる演算情報とは、高速フーリエ変換を行うための、上記ＡＤ変換を行った際のサンプリングレートおよびサンプリング数といった条件に関する情報のことである。以下に、演算処理部１４での高速フーリエ変換処理について説明する。
【００５０】
図２（ｂ）に示す波形のように、被試験デバイス２からの出力電圧波形は、ノイズ成分を含め様々な周波数成分から成り立っている。フーリエ変換とは、複数の周波数成分から成り立っている波形を、各々単純な周波数成分の波形に分解する演算処理のことであり、高速フーリエ変換とは、この演算処理を高速に行う方法である。
【００５１】
図３は、高速フーリエ変換処理の概要を示す図である。図３（ａ）には、周波数１００Ｈｚ、周波数２００Ｈｚ、・・・周波数４００Ｈｚと周波数分解された波形の一例を示している。これらの周波数成分に関して、横軸を周波数、縦軸を振幅としたグラフを描くと図３（ｂ）に示すような周波数成分の分布を示すことができる。さらに、図３（ｂ）に示す分布は、図３（ｃ）に示すような周波数と振幅との数値データとしてまとめることができる。
【００５２】
本実施形態では、このような高速フーリエ変換を行うことによって、被試験デバイス２からの出力電圧波形を複数の単純な周波数成分の波形に分解することができる。すなわち、演算処理部１４にて高速フーリエ変換処理が行われ、出力電圧値は単純な周波数成分に分解される。
【００５３】
図４は、周波数ｆｎの振動（加速度）を被試験デバイス２に付与した際の出力電圧値を高速フーリエ変換処理によって周波数分解した分布図を示す。演算処理部１４は、図４に示す周波数ｆｎでの電圧値（電圧波形の振幅）を感度として算出する（図４に示す感度成分）。また、演算処理部１４は、周波数ｆｎ以外の周波数であって、例えば周波数ｆｎ−１や周波数ｆｎ＋１といった、周波数ｆｎ近傍の周波数の電圧値からリニアリティを算出する（図４に示すリニアリティ）。さらに、演算処理部１４は、周波数０での電圧値に基づいてオフセット電圧値を算出する（図４に示すオフセット成分）。なお、演算処理部１４は、周波数ｆｎよりも十分に高い周波数の電圧値についてはノイズ成分として算出する（図４に示すノイズ成分）。
【００５４】
演算処理部１４にて演算処理された出力電圧値（ＦＦＴ処理結果）は、このようにして特性毎にその値が算出される。そして、算出された各特性値は、制御部１１の制御により、制御部１１を介して判定部１５に送られる。判定部１５では、この算出された特性値と基準値とに基づいて被試験デバイス２の感度・オフセット電圧値・リニアリティの良否判定を行う。
【００５５】
ここで、試験装置１が感度、オフセット電圧値およびリニアリティを測定・算出し、判定する動作について図５に基づいてより詳細に説明する。図５は、試験装置１を用いて被試験デバイス２の良否判定処理を行う方法を示すフローチャートである。
【００５６】
試験が開始されると、制御部１１に予め設定されている設定データに基づいて、加速度付与部１２は周波数ｆｎで振幅ｒの正弦波振動を開始し、被試験デバイス２に対して振動（加速度）が付与される（Ｓ１０１；加速度付与工程）。このとき、制御部１１は、下記の式（１）に基づいて被試験デバイス２に付与される加速度の最大値ｇｍａｘを求める。
【００５７】
ｇｍａｘ＝ｒ（２πｆ）２    ・・・（１）
加速度付与部１２から被試験デバイス２へ加速度（正弦波振動）の付与が開始された後には、電圧測定部１３が被試験デバイス２からの出力電圧値を測定する（Ｓ１０２；電圧測定工程）。電圧測定部１３は、被試験デバイス２からの出力電圧波形を、サンプリング周波数ｆｓ・サンプリング数ｓにて測定（ＡＤ変換）し、出力電圧値として数値データに変換する。
【００５８】
次いで、演算処理部１４が、サンプリング周波数ｆｓ、サンプリング数ｓおよび出力電圧値の各データを用いて高速フーリエ変換処理（ＦＦＴ処理）を実行する（Ｓ１０３；演算処理工程）。また、加速度付与部１２による被試験デバイス２に対する加速度付与を停止する（Ｓ１０４）。そして、演算処理部１４は、ＦＦＴ処理結果に基づいて感度、オフセット電圧値およびリニアリティの各値を算出する（Ｓ１０５；演算処理工程）。
【００５９】
これら各値の具体的な算出方法として、周波数ｆｎの近傍の周波数ｆｎ−ｍ〜ｆｎ＋ｍの範囲の周波数成分の振幅をＶｎ−ｍ〜Ｖｎ＋ｍとすると下記の式（２）より感度Ｓが算出される。
【００６０】
【数１】
2007198789.tif 000003
【００６１】
また、周波数成分が０Ｈｚでの振幅Ｖ０の値からオフセット電圧値が算出される。
【００６２】
そして、判定部１５が、これら算出された各値と基準値とに基づいて良否判定を行う（Ｓ１０６；判定工程）。感度やオフセット電圧値の判定は、各値と、予め制御部１１が有している（もしくは別に設けられた記憶装置に格納されている）基準値（リミット値）との比較により行われる。判定部１５は、各値が、各々の基準値の範囲内にある場合には良と判定し、基準値の範囲を越えている場合には不良と判定する。
【００６３】
また、リニアリティの良否判定においては、下記の式（３）を判定基準として用いることができる。
【００６４】
【数２】
2007198789.tif 000004
【００６５】
判定部１５は、式（３）の結果値が基準値βを超えている場合には不良と判定する。なお、基準値βは被試験デバイス２の仕様に応じて適宜設定可能な値である。また、αｉは、各Ｖｉのリニアリティへの影響度を示す係数であり、加速度付与部１２の精度および周辺環境により別途算出されるものである。ただし、ｆｎの高周波成分に関しては、リニアリティが高いことから、他の周波数成分よりもαの値を上げてもよい。
【００６６】
以上のように、感度、オフセット電圧値およびリニアリティの結果を用いて被試験デバイス２の良否判定を行うことができる。
【００６７】
本発明は、このように規則的な加速度を被試験デバイス２に付与し、被試験デバイス２から出力される電圧を測定するため、感度やオフセット電圧値を補正することが可能になる。すなわち、実際の感度やオフセット電圧値を測定することができるため、所望の感度やオフセット電圧値に補正することができる。
【００６８】
例えば、感度が３．０ｍＶ／Ｇの加速度センサを作製する場合に、作成された加速度セナの感度が２．７ｍＶ／Ｇや３．２ｍＶ／Ｇであったとしても、実際の出力を各々１．１１倍や０．９４倍に補正することによって、結果として３．０ｍＶ／Ｇの加速度センサを得ることができる。
【００６９】
このような補正を行う場合には、試験装置自体が補正を行う補正部（補正手段）を備えていてもよく、試験装置とは別に補正を行う補正装置を設けてもよい。この補正部や補正装置としては、例えば実際の感度と所望の感度との関係を予め記憶させたＥＥＰＲＯＭ等のＩＣを用いることができる。専用のＩＣとしてはＡＫＭ社製のＡＫ８９９０などを挙げることができる。
【００７０】
また、ＩＣ等の補正部や補正装置を用いて補正を行うことが前提になっている場合には、判定部１５での判定は、基準値（リミット値）との比較ではなく、補正部または補正装置にて補正可能な範囲内であるか否かによって判定を行ってもよい。
【００７１】
なお、本実施形態の試験装置１では、演算処理部１４が高速フーリエ変換処理によって感度、オフセット電圧値およびリニアリティを算出しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら各特性を算出可能な手法であれば適用することができる。
【００７２】
例えば、電圧測定部１３での測定値の最大値および最小値から感度を算出し、測定値の平均値Ｖａｖｅからオフセット電圧値を算出する手法を用いることができる。この場合、最大値および最小値の値が「はずれ値」ではないことを確認するための処理（例えば、直前直後のデータとの比較など）が必要となる。なお、「はずれ値」とは、加速度センサの特性とは異なる瞬間的なノイズ成分などの影響を受けたために起こる異常な値のことである。
【００７３】
また、リニアリティに関しては、既に周期（加速度付与部１２にて付与する加速度周期と同じ周期）と振幅（感度）が分かっているため、理想の正弦波出力が分かる。この理想の正弦波出力と実際の測定値との差がリニアリティとなる。
【００７４】
さらに、離散フーリエ変換によって各特性を算出することも可能である。なお、離散フーリエ変換は、高速フーリエ変換と比較してソフトウェアのアルゴリズムが簡単であるという利点はあるものの、処理速度は遅くなる。
【００７５】
また、本実施形態では、判定部での判定として良否判定を行っているがこれに限定されるものではない。例えば、感度やオフセット電圧値、リニアリティに関して算出した値に応じて分類分けするための判定であってもよい。すなわち、良否を判定するのではなく、精度の違いによるランク分けを行う判定としてもよい。
【００７６】
〔実施形態２〕
本発明の第２の実施形態について図６に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本実施形態は、基本的には実施形態１と同様の構成である。ここでは、主として実施形態１と異なる点について説明する。
【００７７】
図６は、本実施形態に係る被試験デバイス４（加速度センサ）の試験装置３の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の試験装置３は三軸の被試験デバイス４を試験する装置である。すなわち、本実施形態の試験装置３は、三軸の被試験デバイス４を試験する際にＸ、Ｙ、Ｚ軸に対して規則的に変化する任意の加速度を付与し、被試験デバイス４の３出力を同時に測定し、試験するものである。
【００７８】
図６に示すように、試験装置３は、加速度付与部（加速度付与手段）３２、電圧測定部（電圧測定手段）３３、演算処理部（演算処理手段）３４、判定部（判定手段）３５、出力部３６、制御部３１を備えている。
【００７９】
加速度付与部３２は、被試験デバイス４に対して規則的に変化する加速度を付与するものである。加速度付与部３２は、被試験デバイス４の三軸に対して任意の加速度を付与する。規則的に変化する加速度としては、例えば、一定周波数および一定振幅の正弦波振動を挙げることができる。
【００８０】
電圧測定部３３は、付与された加速度に応じて被試験デバイス４から出力された電圧を測定するものである。なお、被試験デバイス４は三軸であるため、加速度が付与されると、付与された加速度に応じてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方向に対して電圧を出力する。このため、電圧測定部３３は、Ｘ軸用測定部３３ａ、Ｙ軸用測定部３３ｂ、Ｚ軸用測定部３３ｃを備えており、各々の出力電圧を各測定部３３ａ・３３ｂ・３３ｃにて測定するようになっている。また、電圧測定部３３は、ＡＤ変換可能になっており、被試験デバイス４からの出力をアナログからデジタルに変換することによって出力電圧値を測定する。
【００８１】
演算処理部３４は、電圧測定部３３にて測定した出力電圧値に所定の演算処理を行い、被試験デバイス４の特性値（感度、オフセット電圧値および直線性（リニアリティ；感度直線性））を算出するものである。演算処理部３４においても、Ｘ軸用処理部３４ａ、Ｙ軸用処理部３３ｂ、Ｚ軸用処理部３３ｃを備えており、測定された各出力電圧値に対して演算処理を行うようになっている。演算処理によって算出された各値は、判定部３５での判定に用いられる。
【００８２】
判定部３５、出力部３６および制御部３１の構成については、上記実施形態１の判定部１５、出力部１６および制御部１１と同様の構成である。また、他の不図示の構成についても実施形態１と同様とすることができる。
【００８３】
次に、上記構成を有する試験装置３が被試験デバイス４（加速度センサ）試験する方法について具体的に説明する。
【００８４】
まず、加速度付与部３２が、制御部３１からの制御により一定周波数および一定振幅の正弦波振動（加速度）を被試験デバイス４に対して三軸方向に付与する。この三軸方向への加速度の付与は、例えばＩＭＶ株式会社製ＭＡＣＳIIにて実施することが可能である。被試験デバイス４は、三軸の各々において、各軸に付与された加速度に応じた電圧を出力する。
【００８５】
そして、電圧測定部３３は、制御部３１から送られる測定条件を基にして、各軸の出力電圧値を測定する。電圧測定部３３のＸ軸用測定部３３ａ、Ｙ軸用測定部３３ｂおよびＺ軸用測定部３３ｃは、共に高速に電圧測定（ＡＤ変換）を行うことによってアナログ出力の出力電圧をデジタル出力としての数値データに変換する。これにより、被試験デバイス４からの出力電圧値が測定される。なお、電圧測定の際のサンプリング周波数やサンプリング数などの測定条件は、制御部３１によって適宜制御される。
【００８６】
電圧測定部３３によって測定された出力電圧値は演算処理部３４に送られ、演算処理部３４によって演算処理が行われる。演算処理部３４では、Ｘ軸用処理部３４ａ、Ｙ軸用処理部３４ｂおよびＺ軸用処理部３４ｃが、各々各軸に対応する出力電圧値に対して単独で演算処理を行う。具体的には、出力電圧値と、制御部１３から送られる演算情報とに基づいて演算処理が行われる。この演算処理は、例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理である。
【００８７】
すなわち、各軸に対応する出力電圧値毎に実施形態１と同様にして演算処理を行うことができる。この演算処理部３４にて高速フーリエ変換処理を行うことにより、被試験デバイス４からの出力電圧波形が複数の単純な周波数成分の波形に分解される。
【００８８】
演算処理部３４にて演算処理された出力電圧値（ＦＦＴ処理結果）は、このようにして特性値毎にその値が算出される。そして、算出された各特性値は、制御部３１の制御により、制御部３１を介して判定部３５に送られる。判定部３５では、この算出された特性値と基準値とに基づいて被試験デバイス４の感度・オフセット電圧値・リニアリティの良否判定を行う。なお、これら各判定は実施形態１と同様にして行うことができる。
【００８９】
以上のように、三軸の加速度センサの場合であっても、試験装置３の電圧測定部３３や演算処理部３４が三軸に対して電圧の測定や演算処理を行えばよく、各軸方向について実施形態１の手法と同様の手法によって測定および判定を行うことができる。これにより、感度、オフセットおよびリニアリティの算出結果を用いて被試験デバイス４の良否判定を行うことができる。
【００９０】
また、本実施形態においても、実施形態１と同様に補正部（補正手段）や補正装置を設けることにより、所望の感度やオフセット電圧値に補正することもできる。さらに、被試験デバイス４の搬送の自動化や同時測定数などを考慮すれば量産性を向上させることが可能になる。また、判定部３５による判定も特性値に応じた分類分けを行うための判定であってもよい。
【００９１】
なお、本発明の試験装置は、印加された加速度を電圧に変換して出力する半導体加速度センサを試験する試験装置において、被試験デバイスに規則的に変化する加速度を印加する振動部と、その振動部から被試験デバイスに加速度を印加することで被試験デバイスから出力される電圧を測定する電圧測定部と、電圧測定部で測定された値を用いて演算処理を行い感度、オフセット、リニアリティを求めることができる演算処理部と、振動部、電圧測定部、演算処理部をコントロールする制御部とを備えた構成とも表現できる。
【００９２】
この場合、上記振動部において、印加する加速度は一定の周波数および振幅の正弦波振動により与えられている構成であってもよい。また、上記演算処理部において、演算処理が高速フーリエ変換（ＦＦＴ）であってもよい。
【００９３】
さらに、上記振動部において、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の三軸に対して任意の振動による加速度を印加する構成であってもよい。また、上記電圧測定部において、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の三軸に対しての加速度を電圧に変換可能な半導体加速度センサの三出力を同時に測定する構成であってもよい。また、上記演算処理部において、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の三軸に対しての半導体加速度センサの出力電圧測定値を個別に演算する構成であってもよい。
【００９４】
また、本発明の試験方法は、印加された加速度を電圧に変換して出力する半導体加速度センサの試験方法において、被試験デバイスに規則的に変化する加速度を印加するステップと、その振動から被試験デバイスに加速度を印加することで被測定デバイスから出力される電圧を測定するステップと、測定された電圧値からオフセット、リニアリティを求めるための演算処理を行うステップとを有している構成とも表現できる。
【００９５】
この場合、上記被試験デバイスに印加する加速度は、一定の周波数および振幅の正弦波振動により与えられる加速度であってもよい。また、上記演算ステップは、規則的に印加された加速度に応じて被試験デバイスから出力される電圧値を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により周波数分解し、周波数分解した結果から振動部で与えた周波数と同じ周波数成分近傍の振幅により被試験デバイスの感度を算出するステップと、振動源で与えた周波数と同じ周波数成分の振幅とその近傍の周波数成分の振幅との比によりリニアリティを判定するステップと、周波数成分０Ｈｚの振幅あるいは出力電圧値の平均からオフセットを算出するステップとを有していてもよい。
【００９６】
これにより、付与した正弦波振動の周波数と一致する周波数成分の近傍から感度を、周波数成分０Ｈｚの振幅、あるいは出力電圧値の平均からオフセット電圧を、付与した正弦波振動の周波数と一致する周波数成分の振幅とその周波数成分の近傍の振幅の比からリニアリティを求めることができる。このように、本発明では、一度の加速度付与、電圧測定で試験が行えるため、試験時間を短くすることができるうえ、規則的な加速度を被測定デバイスに付与し、被測定デバイスから出力される電圧を測定するため、感度、オフセット電圧の補正が可能となる。
【００９７】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００９８】
最後に、試験装置１・３の各ブロック、特に制御部１１・３１、演算処理部１４・３４および判定部１５・３５は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【００９９】
すなわち、試験装置１・３は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである試験装置１・３の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記試験装置１・３に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
【０１００】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。
【０１０１】
また、試験装置１・３を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明の試験装置および試験方法は、加速度センサおよび方向検出センサ等の試験の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の実施の一形態を示すものであり、被試験デバイスの試験装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の一形態を示すものであり、（ａ）は被試験デバイスに付与する正弦波振動波形を示し図であり、（ｂ）は被試験デバイスから出力された電圧波形を示す図である。
【図３】本発明の実施の一形態を示すものであり、高速フーリエ変換処理の概要を示す図である。
【図４】本発明の実施の一形態を示すものであり、周波数ｆｎの加速度を被試験デバイスに付与した際の出力電圧値を高速フーリエ変換処理によって周波数分解した分布図を示す。
【図５】本発明の実施の一形態を示すものであり、試験装置を用いて被試験デバイスの良否判定処理を行う方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施の形態を示すものであり、被試験デバイスの試験装置の概略構成を示すブロック図である。
【図７】従来の手法を用いた場合の時間対加速度の関係を示すグラフである。
【図８】従来の、一軸の半導体加速度センサの感度、オフセット電圧値、およびリニアリティの測定方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１・３    試験装置
２・４    被試験デバイス（加速度センサ）
１１・３１    制御部
１２・３２    加速度付与部（加速度付与手段）
１３・３３    電圧測定部（電圧測定手段）
１４・３４    演算処理部（演算処理手段）
１５・３５    判定部（判定手段）
【図１】
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【図２】
2007198789.tif 000006
【図３】
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【図４】
2007198789.tif 000008
【図５】
2007198789.tif 000009
【図６】
2007198789.tif 000010
【図７】
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【図８】
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